[发明专利]测量结构微振动特性的加载装置及方法

权利要求书

1.一种测量结构微振动特性的加载装置，其特征在于该加载装置包括：激振控制系统、信号采集系统和待测量试件，其中试件(6)通过弹性绳(5)悬挂在振动台上，压电陶瓷(7)粘贴在试件(6)的表面激励输入端并与压电陶瓷控制器(2)的输出端相连；

所述的激振控制系统包括：计算机(1)、数据采集系统(3)、压电陶瓷控制器(2)和压电陶瓷(7)，其中计算机(1)与数据采集系统(3)相连，数据采集系统(3)的扫频输出端与压电陶瓷控制器(2)的输入端相连，压电陶瓷控制器(2)的输出端与压电陶瓷(7)相连，所述压电陶瓷(7)对试件(6)的激励力为：

其中m为压电陶瓷质量，ω为给定圆频率，F_i(ω)为压电陶瓷激励力表达式，为压电陶瓷表面速度；

所述的信号采集系统包括：计算机(1)、数据采集系统(3)和两台激光测振仪(4)，其中计算机(1)与数据采集系统(3)相连，数据采集系统(3)的输入端分别与两台激光测振仪(4)相连，其中一台激光测振仪(4)测量压电陶瓷(7)表面速度信号，另一台激光测振仪(4)测量试件测试点的速度信号，两台激光测振仪(4)同时将压电陶瓷(7)表面速度信号和试件测试点的速度信号反馈给数据采集系统(3)；采用激光测振仪(4)测量试件(6)上第j点的速度：

其中为试件测量点表面速度；

通过信号分析可以得到试件(6)第j点之间的速度响应与第i点的激励力之间的频响函数：

2.根据权利要求1所述的测量结构微振动特性的加载装置，其特征在于，所述的压电陶瓷(7)直接粘贴在试件(6)的表面，压电陶瓷(7)的振动由压电陶瓷控制器(2)控制。

3.根据权利要求1-2任一所述的测量结构微振动特性的加载装置，其特征在于，压电陶瓷控制器(2)的输出端与压电陶瓷(7)之间采用BNC线相连。

4.根据权利要求3所述的测量结构微振动特性的加载装置，其特征在于，所述振动台包括铝制框架，弹性绳(5)将试件(6)垂直悬挂在该铝制框架上，压电陶瓷(7)和试件测试点表面均粘贴有反光纸。

5.根据权利要求3所述的测量结构微振动特性的加载装置，其特征在于，在试件(6)表面粘贴两个相同的压电陶瓷(7)，并且对该两个压电陶瓷(7)施加反相电压。

6.一种测量结构微振动特性的方法，其中测量结构微振动特性的加载装置包括计算机(1)、数据采集系统(3)、压电陶瓷控制器(2)、激光测振仪(4)、弹性绳(5)和压电陶瓷(7)，所述方法包括如下步骤：

第一、计算机(1)控制数据采集系统(3)输出端向压电陶瓷控制器(2)输出固定的电压信号，压电陶瓷控制器(2)根据该电压信号驱动压电陶瓷(7)微振动；压电陶瓷(7)对试件的激励力为：

其中m为压电陶瓷质量，ω为给定圆频率，F_i(ω)为压电陶瓷激励力表达式，为压电陶瓷表面速度；

第二、两台激光测振仪(4)发出的激光分别照射在压电陶瓷(7)和试件(6)的测试点上，通过两台激光测振仪(4)可以同时测量出压电陶瓷(7)和试件(6)的测试点的速度信号；其中采用激光测振仪测量试件(6)上第j点的速度：

其中为试件测量点表面速度；

第三、两台激光测振仪(4)分别将测量得到的压电陶瓷(7)和试件(6)的测试点的速度信号通过数据采集系统(3)反馈给计算机，进而得到试件(6)的幅频特性曲线；

其中F_i(ω)为压电陶瓷激励力表达式，v_j(ω)为试件(6)的测试点的速度。

7.根据权利要求6所述的测量结构微振动特性的方法，其特征在于，步骤第一中压电陶瓷对试件的激励产生的加速度为：10^-1g-10^-9g。

8.根据权利要求6-7任一所述的测量结构微振动特性的方法，其特征在于，在试件(6)表面粘贴两个相同的压电陶瓷(7)，并且对该两个压电陶瓷(7)施加反相电压，进而通过两个压电陶瓷(7)产生的反向激励力以实现力矩载荷加载情况下测量试件(6)的幅频特性曲线。